CZ290868B6

CZ290868B6 - Motion sensor

Info

Publication number: CZ290868B6
Application number: CZ19952626A
Authority: CZ
Inventors: William R. Taylor
Original assignee: Scott Technologies, Inc.
Priority date: 1993-04-09
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 2002-11-13
Also published as: KR100293773B1; DE69423489D1; SK126095A3; EP0701726A1; WO1994024646A1; CA2159997C; EP0701726B1; BR9405855A; CN1124534A; US5438320A; EP0701726A4; SK281937B6; CN1047014C; CZ262695A3; AU6558694A; ATE190746T1; CN1219720A; CA2159997A1

Abstract

In the present invention there is disclosed a motion sensor to be worn by a user and comprising: a housing having a hollow chamber (19) therein; a rotatable disk (12) mounted for free rotation in the hollow chamber about its axis; a plurality of spaced arcuately arranged orifices (22) in the rotatable disk (12); a weight within the housing coupled to the freely rotatable disk (12) such that movement of the housing causes the weight to rotate the rotatable disk (12) about its axis; and a light source (24) on one side of the rotatable disk (12) in alignment with the arcuate path formed by the orifices (22) in the rotatable disk (12) and a light detector (26) disposed on the other side of the rotatable disk (12) such that the light from the light source (24) to the light detector (26) through an orifice (22) is interrupted by rotation of the rotatable disk (12) when the housing is moved thereby causing the light detector (26) to generate an output electrical signal.

Description

Snímač pohybuMotion sensor

Oblast technikyTechnical field

Přihlašovaný vynález snímače pohybu patří zejména do oblasti osobních nouzových poplachových systémů, výhodně se týká snímače pohybu osobního nouzového poplachového systému, ve kterém je snímač pohybu použitý spolu se samostatným dýchacím přístrojem, takže tento snímač pohybu vyvolá zvukový varovný poplach tehdy, když se osoba mající na sobě dýchací přístroj přestane pohybovat po předem stanovenou dobu.The present invention relates to a motion sensor of a personal emergency alarm system in which the motion sensor is used in conjunction with a self-contained breathing apparatus, so that the motion sensor triggers an audible alarm when a person having the breathing apparatus stops moving for a predetermined period of time.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Existuje řada příkladů, kdy by bylo důležité uplatnit zařízení, které by mohlo vyvolat zvukové varování, ustane-li pohyb osoby mající na sobě dýchací přístroj v průběhu předem stanoveného časového úseku. Účel přístroje takového typu spočívá vtom, že umožňuje potencionálním zachráncům nalézt jednotlivce, u kterého se mohly objevit potíže a který mohl v průběhu takových potíží ztratit vědomí.There are a number of examples where it would be important to employ a device that could trigger an audible warning if the movement of a person wearing a breathing apparatus ceases within a predetermined period of time. The purpose of a device of this type is that it enables potential rescuers to find individuals who may have experienced difficulties and who may have lost consciousness during such difficulties.

V této oblasti techniky existuje celá řada přístrojů, které usilují o poskytování tohoto druhu informací. V patentu US číslo 5 157 378 vydaném na jméno Stumberg a spol. je snímač pohybu přidružen k čidlům tlaku a teploty tak, aby při poklesu tlaku v samostatném dýchacím zařízení, při překročení určité hodnoty teploty nebo zastavení pohybu v rozsahu předem stanoveného časového úseku byly vyvolány zvukové varovné signály.There are a number of devices in the art that seek to provide this kind of information. U.S. Patent No. 5,157,378 issued to Stumberg et al. the motion sensor is associated with pressure and temperature sensors so that audible warning signals are emitted when the pressure drops in a self-contained breathing apparatus, when a certain temperature value is exceeded or motion is stopped within a predetermined period of time.

Davisův patent US č. 4 196 429 má snímač pohybu umístěn v přilbě hasiče nebo jiného člověka pracujícího v nebezpečném prostředí, kdy tento snímač obsahuje mechanické čidlo, elektrický obvod a samostatný pomoc přivolávající systém, který vysílá zvukový nebo jiný varovný signál v případě zastavení pohybu v rozsahu předem stanoveného časového úseku a který upozorňuje na vyřazení pracovníka nebo jiné osoby z dané činnosti.Davis U.S. Patent No. 4,196,429 has a motion sensor placed in the helmet of a firefighter or other person working in a hazardous environment, which sensor includes a mechanical sensor, an electrical circuit, and a self-supporting system that emits an audible or other warning signal the extent of a predetermined period of time and which indicates the removal of the worker or other person from the activity.

Doposud známé přístroje v této oblasti techniky však mají řadu problémů. Protože je potřebné, aby takový přístroj vydal varovný signál tehdy, když se neobnoví pohyb jeho uživatele po uplynutí takového časového úseku, který je dostatečně dlouhý pro určení, že se skutečně hýbat nemůže, stává se snímač lidského pohybu jádrem potřebného přístroje.However, the prior art devices have many problems. Because it is necessary for such a device to give a warning signal when the user's movement does not resume after a period of time that is long enough to indicate that it cannot move, the human motion sensor becomes the core of the needed device.

Navíc určování lidského pohybu je přinejlepším obtížné, ale v případě tohoto přístroje není rozhodující rozlišování pohybu, protože to, co je skutečně potřebné detekovat, je nedostatek pohybu. Je známé, že lidský pohyb lze detekovat současně ve všech třech osách, avšak detekování pohybu ve dvou osách je považováno za postačující. Navíc je třeba, aby byl snímač pro detekování lidského pohybu ovládán při dodávání velmi malého příkonu mechanické energie, protože zrychlení související s lidským pohybem může mít nízkou amplitudu a nízký kmitočet. Uplatnění principu kyvadla bude účinkovat správně, protože kyvadlo typicky vytváří kyvadlový pohyb s nízkým kmitočtem, který je udržován dodáváním malého příkonu. Navíc k monitorování kyvadlového pohybu je žádoucí použít optoelektroniku, protože svítivé diody a fototranzistory mohou být sestavovány v nesčíslných konfiguracích, jsou levné, jejich rozměry jsou malé a nevyžadují mechanický kontakt. Jsou-li mechanické kontakty použity, mělo by být provedeno hermetické utěsnění. Elektronický obvod takového přístroje majícího fototranzistorový signál jako vstup by měl detekovat pohyb na všech 360° v jedné rovině nebo kolem jedné osy. Výslednost detekování závisí na mechanickém provedení přístroje.Moreover, the determination of human movement is difficult at best, but in the case of this apparatus, the distinction of movement is not decisive, because what really needs to be detected is lack of movement. It is known that human movement can be detected simultaneously in all three axes, but detecting movement in two axes is considered sufficient. In addition, the human motion detector needs to be controlled when delivering very little mechanical energy input, since the acceleration associated with human movement may have low amplitude and low frequency. Applying the pendulum principle will work correctly because the pendulum typically produces a low frequency pendulum motion that is maintained by supplying low power. In addition, optoelectronics is desirable to monitor pendulum motion, since LEDs and phototransistors can be assembled in countless configurations, are inexpensive, small in size, and do not require mechanical contact. If mechanical contacts are used, a hermetic seal should be performed. The electronic circuit of such a device having a phototransistor signal as an input should detect motion at all 360 ° in one plane or about one axis. The detection result depends on the mechanical design of the instrument.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Přihlašovaný vynález uvádí snímač pohybu, tzn. snímač pro detekování pohybu, v němž samotný snímač obsahuje duté pouzdro mající uvnitř komoru. V této komoře je umístěn otáčivý kotouč tak, aby se mohl volně otáčet na ose. V uvedeném otáčivém kotouči je obloukovitě uspořádán určitý počet od sebe vzdálených otvorů. Ke kotouči, který se volně otáčí v dutém pouzdru, je, výhodně excentricky, přidruženo závaží, takže zrychlení pohybu pouzdra uvede do pohybu závaží, jež roztáčí kotouč na ose. Světelný zdroj, který je výhodně tvořen svítivou diodou LED, na jedné straně kotouče je vyrovnán s roztečnou kružnicí otvorů, tj. obloukovou dráhou vytvořenou otvory v kotouči, a na druhé straně kotouče je umístěno světelné čidlo, výhodně tvořené fototranzistorem, tak, aby detekovalo světlo vyzařované ze světelného zdroje, přičemž toto světlo je přerušováno otáčením kotouče tehdy, když se pouzdro pohybuje současně po přinejmenším dvou kolmých osách, na základě čehož čidlo světla generuje výstupní elektrický signál. Podle výhodného provedení snímače pohybu je uvnitř pouzdra snímače vytvořen podél obvodu otáčivého kotouče prstencový žlábek pro vedení závaží. Podle dalšího výhodného provedení je do zářezu v kotouči vloženo závaží kulového tvaru, např. ložisková kulička, jež souvisí s otáčením kotouče v pouzdru. Kulička se volně pohybuje v kruhové komoře uvnitř pouzdra, v němž je umístěn kotouč. Kotouč obsahuje určitý počet otvorů nebo okének, které musí zajišťovat průchod mezi světelným zdrojem na jedné straně kotouče a světelným čidlem na druhé straně kotouče. Světelné čidlo vysílá signál do spouštěcího obvodu vždy, když dojde k přímočarému vyrovnání otvorů nebo okének v kotouči se světelným zdrojem a světelným čidlem.The present invention provides a motion sensor, i. a motion detecting sensor, wherein the sensor itself comprises a hollow housing having a chamber therein. A rotating disc is positioned in this chamber so that it can rotate freely on the axis. A plurality of spaced holes are arcuate in said rotatable disc. A weight, preferably eccentrically, is associated with the disc which rotates freely in the hollow housing, so that acceleration of the movement of the housing causes the weights to rotate the disc on the axis. A light source, preferably consisting of an LED, on one side of the disk is aligned with a pitch circle of holes, i.e., an arc path formed by holes in the disk, and on the other side of the disk is a light sensor preferably formed by a phototransistor to detect light emitted from the light source, the light being interrupted by rotation of the disc when the housing moves simultaneously on at least two perpendicular axes, whereby the light sensor generates an output electrical signal. According to a preferred embodiment of the motion sensor, an annular groove for guiding weights is formed inside the sensor housing along the circumference of the rotating disk. According to a further preferred embodiment, a ball-shaped weight, for example a bearing ball, which is associated with the rotation of the disc in the housing is inserted into the notch in the disc. The ball moves freely in a circular chamber inside the housing in which the disc is located. The disc comprises a plurality of openings or windows that must provide passage between a light source on one side of the disc and a light sensor on the other side of the disc. The light sensor sends a signal to the trigger circuit whenever the holes or windows in the disk are aligned with the light source and the light sensor.

Snímač pohybu detekuje pohyb ve směru, který je kolmý ve vztahu k disku, protože kulička je volně umístěna v kruhové komoře a v zářezu v kotouči. Šířka zářezu a tím i volnost vůle kuličky v drážce je jedním ze znaků, který určuje citlivost přístroje. Přístroj je řešen tak, aby byl použit se samostatným dýchacím zařízením a je konstruován tak, aby pouhé dýchání nevytvářelo pohyb detekovaný předmětným snímačem lidského pohybu.The motion sensor detects movement in a direction that is perpendicular to the disc because the ball is freely positioned in the annular chamber and in the notch in the disc. The width of the indentation and thus the free play of the ball in the groove is one of the characteristics that determines the sensitivity of the device. The apparatus is designed to be used with a self-contained breathing apparatus and is designed so that mere breathing does not produce movement detected by the subject human movement sensor.

Prostřednictvím svých otvorů vytváří kotouč přerušovaný světelný kontakt a tím umožňuje detekování pohybu. Jinými slovy to znamená, že daný otvor se může pohybovat na přímce a mimo ni mezi diodou LED a fototranzistorem způsobem tam a zpět, čímž vzniká pohyb detekovaný snímačem. Snímač nevyžaduje, aby se v zájmu detekování pohybu kulička pohybovala od jednoho otvoru k druhému.Through its apertures, the disc makes an intermittent light contact and thus allows movement detection. In other words, the aperture can move on and off the line between the LED and the phototransistor in a back and forth manner, thereby generating movement detected by the sensor. The sensor does not require the ball to move from one hole to another in order to detect movement.

Kulička může přemístit otvor do světelného paprsku, obrátit svůj směr a přemístit tento otvor mimo světelný paprsek, znovu obrátit svůj směr a přemístit tentýž otvor zpět do světelného paprsku, čímž takto detekuje pohyb.The ball may reposition the opening into the light beam, reverse its direction and move the opening out of the light beam, revert its direction again and reposition the same opening back into the light beam, thereby detecting movement.

Zářez drážky je širší než kulička, což však vyžaduje předem stanovit rozsah tím umožněného vibračního pohybu, který nesouvisí s lidským pohybem a který takto snižuje citlivost detekování lidského pohybu. Dále je uplatněn impulzní intervalový časovači obvod, který bude blokovat pohybové impulzy, pokud se nebudou objevovat v předem stanoveném poměru či rychleji, například odděleně za třetinu sekundy nebo rychleji. Když je kotouč nehybný (žádný pohyb) a kulička začíná uvádět kotouč do pohybu, bude první pohybový impulz detekovaný průchodem paprsku světla otvorem blokován. Druhý impulz už nebude blokován a stejně tak i následující impulzy, pokud se budou objevovat v časovaných intervalech, intervalový časovač společně se šířkou drážky jsou prostředky řízení citlivosti snímače, pokud jde o vibrace a velmi pomalý pohyb, kdy je nežádoucí, aby oba tyto jevy byly detekovány jako lidský pohyb. Nepřítomnost pohybu v předkládaném schématu je detekována 20 s opakovatelně nastavitelným časovacím obvodem. Pohybové impulzy, které se objevují jako výsledek otáčení kotouče a které jdou tak rychle za sebou, že nejsou blokovány intervalovým časovačem, znovu nastavují tento dvacetisekundový časovač. Pokud se za plných 20 s nové nastavení neobjeví, je aktivizován postup vyvolání varovného signálu.The slot of the groove is wider than the ball, which however requires a predetermined range of the vibration motion thus allowed, which is not related to human movement, and thus reduces the sensitivity of detecting human movement. Further, a pulse interval timing circuit is provided that will block motion pulses if they do not appear at a predetermined ratio or faster, for example, separately in a third of a second or faster. When the disc is stationary (no movement) and the ball begins to move the disc, the first motion pulse detected by the light beam passing through the opening will be blocked. The second pulse will no longer be blocked, as well as subsequent pulses, if they occur at timed intervals, the interval timer along with the groove width are means of controlling the sensitivity of the sensor in terms of vibration and very slow motion where both of these phenomena are undesirable. detected as human movement. The absence of movement in the present scheme is detected 20 with a recurrently adjustable timing circuit. Motion pulses that occur as a result of the disc rotation and which go so quickly in succession that they are not blocked by the interval timer reset the twenty-second timer. If the new setting does not appear in the full 20 seconds, the alarm signaling procedure is activated.

-2CZ 290868 B6-2GB 290868 B6

Výhodné je, když dioda LED pracuje v infračerveném rozsahu. Když infračervené světlo z diody LED zasáhne fototranzistor přes otvor nebo okénko v otáčejícím se kotouči, je výstupní signál téměř nula voltů. Když pohyb kotouče brání pronikání světla k fototranzistoru, je výstupní signál téměř na úrovni napětí napájecího zdroje. Otáčení kotouče pochopitelně vyžaduje pohyb snímače, a proto se mění výstupní signál oznamující pohyb. Výhodně je závaží tvořeno kolečkem namontovaným na vnějším konci ramene a odvalujícím se po povrchu prstencového žlábku.Preferably, the LED operates in the infrared range. When the infrared light from the LED strikes the phototransistor through an opening or window in a rotating disc, the output signal is almost zero volts. When the blade movement prevents light from entering the phototransistor, the output signal is almost at the power supply voltage level. Of course, the rotation of the disc requires movement of the sensor, and therefore the output signal indicating the movement changes. Preferably, the weight is formed by a wheel mounted at the outer end of the arm and rolling over the surface of the annular groove.

Zatímco v předchozím textu popsaný přístroj je vším, co je nezbytné pro získání údajů o pohybu, obvod propouští přibližně 20 mA stálý proud pro diodu LED, což je však nežádoucí pro baterií napájený snímač určený pro samostatný dýchací přístroj. Aby byla podstatně snížena spotřeba proudu pro svítivou diodu LED, je tato svítivá dioda zapnuta v podstatě 10% času a vypnuta v podstatě 90% času při kmitočtu přibližně 100 Hz. To znamená, že dioda LED je například zapnuta jednu milisekundu a vypnuta devět milisekund. Je-li impulz zapnutí 20 mA v uvedeném cyklu zatížení, pak je průměr 2 mA, což je přijatelné. Při poměru opakování 100 Hz je velmi dobře známo, že se objeví jeden nebo více impulzů v průběhu časového úseku, kdy otevřené okénko v kotouči umožní průchod světla i v případě nejaktivnějšího pohybu, a proto v takovém případě se očekává nejrychlejší otáčení kotouče.While the apparatus described above is all that is necessary to obtain motion data, the circuit transmits approximately 20 mA of constant current to the LED, but this is undesirable for a battery powered sensor for a self-contained breathing apparatus. In order to substantially reduce the power consumption for the LED, the LED is switched on for substantially 10% of the time and off for substantially 90% of the time at a frequency of approximately 100 Hz. This means, for example, that the LED is on for one millisecond and off for nine milliseconds. If the ON pulse is 20 mA in the specified load cycle, then the average is 2 mA, which is acceptable. At a repetition rate of 100 Hz, it is well known that one or more pulses will occur during a period of time when an open window in the disk allows light to pass even in the most active motion, and therefore the fastest rotation of the disk is expected.

Uvedený způsob snížení spotřeby proudu přináší problém v tom, že fototranzistor nemůže sdělit, zdaje dioda LED elektricky vypnuta nebo zapnuta nebo zda okénka kotouče přerušují světelný paprsek. Přihlašovaný vynález řeší tento problém vytvořením výstupu pouze tehdy, když pohyb existuje.This method of reducing current consumption presents the problem that the phototransistor cannot tell whether the LED is electrically turned on or off or whether the disc windows interrupt the light beam. The present invention solves this problem by providing an output only when movement exists.

K zajištění funkcí obvodu produkujícího varování může být použit mikroprocesor. Mikroprocesor by mohl nahradit jednotlivé součásti, které budou popsány v dalším textu. Výsledkem toho by byly tytéž funkční a řídicí principy snímače pohybu. Mikroprocesor zajišťuje 10% dobu zapnutí svítivé diody LED, identifikuje okénka nebo otvory analýzou impulzů vysílaných čidlem, detekuje změnu stavu ze světla do tmy a ze tmy do světla, detekování jsou časována tak jako v impulzovém intervalovém časovači a hradlovém obvodu a varovný signál je nebo není aktivizován stejnými kritérii. Mikroprocesor provádí všechny řídicí funkce. Proto v případě uplatnění mikroprocesoru jsou dosahovány stejné výsledky, které jsou dosahovány při uplatnění jednotlivých součástí.A microprocessor may be used to provide the functions of the warning circuit. The microprocessor could replace the individual components described below. This would result in the same functional and control principles of the motion sensor. The microprocessor provides 10% LED on time, identifies windows or openings by analyzing the pulses emitted by the sensor, detects light-to-dark and dark-to-light changes, detects are timed as in the pulse interval timer and gate circuit, and the warning signal is or is not activated by the same criteria. The microprocessor performs all control functions. Therefore, when a microprocessor is used, the same results are achieved when using individual components.

Na základě uvedených údajů se přihlašovaný vynález týká varovného systému reagujícího na pohyb, který obsahuje samostatný dýchací přístroj mající kyslíkový zdroj, obličejovou masku a hadici propojující kyslíkový zdroj s obličejovou maskou, ústrojí namontované na samostatném dýchacím přístroji pro umožňování jeho činnosti podle volby a pro umožňování přívodu kyslíku ze zdroje do masky, snímač pohybu pro generování nouzového signálu oznamujícího pohybové potíže, jenž je přidružen k samostatnému dýchacímu přístroji, zařízení generující výstupní signál informující o změnách stavu, které je propojeno se snímačem pohybu přijímajícím generovaný signál a které střídavě přepíná svůj výstup mezi prvním stavem a druhým stavem pouze tehdy, když se pohyb koná, výstupní díl, jenž je připojen k zařízení informujícímu o změnách stavu a jenž generuje pohybový impulz tehdy, když zařízení informující o změně stavu přepíná mezi prvním stavem a druhým stavem, intervalový časovač blokující pohybové impulzy pokud se po sobě jdoucí impulzy neobjevují dostatečně rychle, časovač připojený k intervalovému časovači pro příjem pohybových impulzů, kdy tento časovač není znovu nastavován v průběhu předem určeného časového úseku a spínačové ústrojí reagující na činnost zařízení umožňující fungování systému tím, že zapíná varovný systém reagující na pohyb pouze tehdy, když je tento systém v provozu.Based on the foregoing, the present invention relates to a motion responsive warning system comprising a self-contained breathing apparatus having an oxygen source, a face mask and a hose connecting the oxygen source to the face mask, a device mounted on a self-contained breathing apparatus for optional operation and supply oxygen from the source to the mask, a motion sensor for generating an emergency signal indicating motion problems associated with a self-contained breathing apparatus, a status signal output device that communicates with a motion sensor receiving the generated signal and alternately switches its output between the first state and second state only when the movement takes place, an output part which is connected to the device informing about the state changes and which generates a motion pulse when the device The change-over information switches between the first state and the second state, the interval timer blocking motion pulses if successive pulses do not appear fast enough, a timer connected to the interval timer to receive motion pulses, which timer is not reset during a predetermined period of time and a device responsive to the operation of the device to enable the system to operate by activating the motion responsive warning system only when the system is in operation.

Vynález se také týká snímače pohybu, který obsahuje pouzdro mající uvnitř dutou komoru, v této duté komoře je umístěn kotouč volně se otáčející na ose, určitý počet od sebe vzdálených kruhově uspořádaných otvorů v otáčivém kotouči, v kruhové komoře uvnitř pouzdra je na volně otáčivém kotouči excentricky umístěno závaží tak, že zrychlení pohybu pouzdra se přenáší naThe invention also relates to a motion sensor comprising a housing having a hollow chamber therein, the hollow chamber having a disc rotating freely on an axis, a plurality of spaced circularly spaced holes in the rotating disc, the circular chamber inside the housing being on the free rotating disc the weight is placed eccentrically so that the acceleration of the movement of the sleeve is transmitted to the

-3 CZ 290868 B6 toto závaží, jež roztáčí kotouč na jeho ose, a na jedné straně kotouče je umístěn světelný zdroj tak, aby byl vyrovnán na přímce vedené otvory v kotouči a navazoval na světelné čidlo na druhé straně kotouče, takže světelný paprsek směřující ze světelného zdroje do světelného čidla je přerušován otáčivým pohybem kotoučem tehdy, je-li pouzdro v pohybu, výsledkem čehož je to, že světelné čidlo generuje výstupní elektrický signál.The weight that rotates the disc on its axis and on one side of the disc is located a light source so that it is aligned on a straight line through the holes in the disc and connects to a light sensor on the other side of the disc so The light source into the light sensor is interrupted by rotating the disc while the housing is in motion, as a result of which the light sensor generates an output electrical signal.

Vynález se rovněž týká varovného systému reagujícího na pohyb uplatňující úsporný elektrický obvod, který obsahuje Schmittův spouštěcí invertor (v české technické literatuře Schmittův klopný invertující obvod) mající vstup a výstup pro generování výstupního signálu, kondenzátor připojený mezi vstupem do měniče a potencionálem uzemnění, první a druhý paralelně zapojený odpor R1 a R2 na propojení výstupu měniče se vstupem měniče a kondenzátoru, kdy měrný odpor prvního odporu R1 je x násobkem měrného odporu R2, a diodu v sériovém zapojení pouze s odporem R2, což umožňuje nabíjení kondenzátoru přes oba odpory R1 a R2 na první úroveň a výsledkem čehož je generování výstupu první úrovně z invertoru a pokračování nabíjení kondenzátoru na druhou úroveň, při níž invertor generuje výstup druhé úrovně a vybíjí kondenzátor jen přes odpor R1 tak, aby oscilátor měl cyklus zatížení R1/R2. a proto může být výsledně oscilátor zapnut a vysílat výstupní časový signál 1/X a může být vypnut (časový signál X-l/X).The invention also relates to a motion responsive power saving alarm system comprising a Schmitt trigger inverter having an input and an output for generating an output signal, a capacitor connected between the input of the drive and the ground potential, the first and the a second parallel connected resistor R1 and R2 to connect the inverter output to the inverter and capacitor input, where the resistivity of the first resistor R1 is x multiple of the resistor R2, and the diode in series with R2 only, allowing the capacitor to charge through both resistors R1 and R2 to the first level, resulting in the generation of the first level output from the inverter and continuation of the charging of the capacitor to the second level, in which the inverter generates the second level output and discharges the capacitor only through resistor R1 so that the oscillator has a R1 / R2 load cycle. and therefore the oscillator can be turned on and output a 1 / X output time signal and can be turned off (X-1 / X time signal).

Pro zapínání svítivé diody (LED) je použit tranzistor, jehož první vývod je připojen k výstupu z invertoru, druhý vývod je připojen na nulový elektrický potenciál a třetí vývod je připojen k LED pro generování výstupního signálu oscilátoru.A transistor is used to turn on the LED, the first terminal of which is connected to the inverter output, the second terminal is connected to zero electrical potential, and the third terminal is connected to the LED to generate the oscillator output signal.

Podle dalšího výhodného provedení snímač pohybu má svítivou diodu LED světelného zdroje, jež je připojena na výstup oscilátoru pro vytváření světelných pulzů vyzařovaných svítivou diodou LED, a oscilátor je zapojen na ovládací obvody pro ovládání pracovního cyklu zapínání a vypínání oscilátoru pro generování výstupních pulzů pouze po předem stanovenou část časového úseku. Výhodně potom ovládací obvody, ovládající pracovní cyklus zapínání a vypínání oscilátoru, obsahují invertor jehož výstup je přes třetí odpor R3 připojen na bázi tranzistoru, jehož kolektor je spojen s diodou LED a jehož emitor je spojen s uzemněním, kondenzátor zapojený mezi vstupem invertoru (65) a uzemněním, první paralelní odpor R4 a druhý paralelní odpor R5 spojující výstup invertoru sjeho vstupem, přičemž hodnota prvního odporu R4 je násobkem hodnoty druhého odporu R5; a diodu, zapojenou v sérii pouze s druhým odporem R5 pro nabíjení kondenzátoru přes první odpor R4 i druhý odpor R5 a vybíjení kondenzátoru pouze přes první odpor R4 pro řízení pracovního cyklu oscilátoru v poměru R4/R5. Výhodně je poměr R4 ku R5 roven 10.According to a further preferred embodiment, the motion sensor has a light source LED that is connected to the output of the oscillator to produce light pulses emitted by the LED, and the oscillator is connected to the control circuits to control the on / off duty cycle to generate output pulses only in advance a specified portion of the time period. Preferably, the control circuits controlling the on / off cycle of the oscillator include an inverter whose output is connected via a third resistor R3 based on a transistor whose collector is connected to an LED and whose emitter is connected to ground, a capacitor connected between the inverter input (65). and grounding, a first parallel resistor R4 and a second parallel resistor R5 connecting the inverter output to its input, wherein the value of the first resistor R4 is multiple of the value of the second resistor R5; and a diode connected in series with only a second resistor R5 to charge the capacitor through both the first resistor R4 and the second resistor R5 and discharge the capacitor only through the first resistor R4 to control the oscillator duty cycle in the ratio R4 / R5. Preferably, the ratio of R4 to R5 is 10.

Podle ještě jiného výhodného provedení má snímač pohybu rovinu otáčivého kotouče při nošení orientovánu v úhlu 60° k horizontální rovině a leží na linii představující normální pohyb uživatele vpřed.According to yet another preferred embodiment, the motion sensor has the plane of the rotatable disc, when worn, oriented at an angle of 60 ° to the horizontal plane and lies on a line representing the normal forward movement of the user.

Ve svém jednom výhodném provedení obsahuje snímač pohybu pouzdro, skládající se ze dvou do sebe zapadajících dílů vytvářejících komoru a prstencový žlábek.In one preferred embodiment, the motion sensor comprises a housing consisting of two interlocking chamber-forming parts and an annular groove.

Popis obrázků na výkresechDescription of the drawings

Tyto a další cíle přihlašovaného vynálezu budou podrobněji popsány v souvislosti s následujícím detailním popisem obrázků, na nichž stejné odkazové značky označují stejné součásti a na nichž:These and other objects of the present invention will be described in more detail in connection with the following detailed description of the figures in which like reference numerals designate like parts and in which:

Obr. 1 je schematické uspořádání přihlašovaného nového snímače pohybu v obecném znázornění;Giant. 1 is a schematic arrangement of the claimed new motion sensor in the general illustration;

Obr. 2 je schematické uspořádání upřednostňovaného provedení snímače pohybu podle přihlašovaného vynálezu;Giant. 2 is a schematic arrangement of a preferred embodiment of a motion sensor according to the present invention;

-4CZ 290868 B6-4GB 290868 B6

Obr. 3 je obecné schéma alternativního provedení snímače pohybu;Giant. 3 is a general diagram of an alternative embodiment of a motion sensor;

Obr. 4 je izometrické zobrazení sestaveného snímače pohybu podle přihlašovaného vynálezu;Giant. 4 is an isometric illustration of an assembled motion sensor according to the present invention;

Obr. 5 je zobecněný průřez snímače pohybu podle obr. 4;Giant. 5 is a generalized cross-section of the motion sensor of FIG. 4;

Obr. 6 je schéma elektrického obvodu snímače pohybu podle přihlašovaného vynálezu;Giant. 6 is a circuit diagram of a motion sensor according to the present invention;

Obr. 7A je zobecněné blokové schéma přihlašovaného nouzového poplachového systému;Giant. 7A is a generalized block diagram of the applied emergency alarm system;

Obr. 7B je schéma celého, na pohyb reagujícího nouzového poplachového systému podle přihlašovaného vynálezu;Giant. 7B is a diagram of an entire motion-responsive emergency alarm system according to the present invention;

Obr. 7C je graf průběhu impulzů znázorňující činnost oscilačního obvodu Schmittova spouštěcího invertoru podle přihlašovaného vynálezu;Giant. 7C is a pulse waveform showing the operation of the Schmitt trigger inverter oscillating circuit according to the present invention;

Obr. 7D je tabulka stavů činnosti elementu NAND obvodu pro střídání stavů;Giant. 7D is a table of states of operation of the NAND circuit of an alternating state circuit;

Obr. 8 je schéma elektrického spínání pro napájení systému podle obr. 7B v souvislosti se samostatným dýchacím přístrojem;Giant. 8 is a diagram of the electrical switching for powering the system of FIG. 7B in connection with a self-contained breathing apparatus;

Obr. 9 je schematické znázornění tlakem ovládaného spínače použitého v souvislosti s obr. 8, který zapíná a dodává proud do obvodu podle obr. 7B, má-li uživatel na obličeji kyslíkovou masku;Giant. 9 is a schematic illustration of a pressure actuated switch used in conjunction with FIG. 8 that energizes and supplies power to the circuit of FIG. 7B when a user has an oxygen mask on his face;

Obr. 10 znázorňuje průběhy impulzů (a), (b), (c), (d), (e), (f) a (g) pro vysvětlení činnosti obvodu podle obr. 7B;Giant. 10 shows pulse waveforms (a), (b), (c), (d), (e), (f) and (g) to explain the operation of the circuit of FIG. 7B;

Obr. 11 znázorňuje samostatný dýchací přístroj, který může být použit s obvody podle obr. 7A a 7B a který může dodávat elektrický proud do systému snímače pohybu tehdy, když má uživatel na svém obličeji nasazenu kyslíkovou masku a dýchá kyslík.Giant. 11 illustrates a self-contained breathing apparatus that can be used with the circuitry of FIGS. 7A and 7B and which can supply electrical current to the motion sensor system when the wearer has an oxygen mask on his face and breathes oxygen.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Obr. 1 je nákres obecného schématu znázorňujícího obecné principy nového, zde popisovaného snímače pohybu. Jak může být na obr. 1 vidět, obsahuje snímač pohybu 10 otáčivý kotouč 12, který je umístěn mezi stěnami 14 a 16 pouzdra tak, aby se mohl volně otáčet na hřídeli 17 uloženém v ložiscích 18 a 20. Kotouč 12 má určitý počet od sebe vzdálených otvorů 22, které jsou kruhově na tomto kotouči uspořádány. Závaží 28 je excentricky připevněno k volně se otáčejícímu kotouči 20 pomocí ramene 29 tak, aby pohyb stěn 14 a 16 pouzdra vyvolal také pohyb závaží 28, které dále roztáčí kotouč 12 na ose vytvořené hřídelí 17. Světelný zdroj 24, jako je svítivá dioda LED, je umístěn na jedné straně kotouče 12 tak, aby byl v přímé návaznosti na kruhovou dráhu vytvořenou otvory 22 v kotouči 12, a světelné čidlo 26, zde fototranzistor, je umístěno na druhé straně kotouče 12 tak, aby světlo ze světelného zdroje 24, tj. zde svítivé diody, procházející otvorem 22 bylo přerušováno otáčením kotouče 12, dojde-li ke zrychlení pohybu stěn 14 a 16 v přinejmenším jedné nebo dvou kolmých rovinách, na základě čehož světelné čidlo 26 generuje výstupní elektrický signál do vedení 27. Světelný zdroj 24 je napájen proudem dodávaným do vstupních přívodů 25.Giant. 1 is a drawing of a general diagram showing the general principles of the novel motion sensor described herein. As can be seen in FIG. 1, the motion sensor 10 comprises a rotatable disc 12 which is positioned between the housing walls 14 and 16 so that it can rotate freely on the shaft 17 housed in the bearings 18 and 20. The disc 12 has a certain number of apart spaced openings 22 which are arranged circularly on the disc. The weight 28 is eccentrically attached to the free rotating disc 20 by means of the arm 29 so that the movement of the housing walls 14 and 16 also causes the weight 28 to further rotate the disc 12 on the axis formed by the shaft 17. Light source 24 such as a LED, the light sensor 26, here a phototransistor, is located on the other side of the disc 12 so that the light from the light source 24, i.e. the light source 24, is located on one side of the disc 12 so as to be directly adjacent to the circular path formed by the holes 22 in the disc. here, the light emitting diodes passing through the aperture 22 have been interrupted by the rotation of the disc 12 when the movement of the walls 14 and 16 in at least one or two perpendicular planes is accelerated, whereby the light sensor 26 generates an output electrical signal to the line 27. current supplied to input leads 25.

Je možné zjistit, že elektronický obvod přijímající signál ze světelného čidla 26, přiváděný vedením 27 jako vstup, bude detekovat pohyb v celém rozsahu 360° v jedné rovině nebo na jedné ose. I když toto řešení pracuje dobře s osou 17, jak je nakresleno na obr. 1, kdy osa otáčeníIt will be appreciated that the electronic circuit receiving the signal from the light sensor 26 supplied by line 27 as an input will detect motion over the entire range of 360 ° in one plane or on an axis. Although this solution works well with the axis 17, as shown in FIG. 1, when the axis of rotation

-5CZ 290868 B6 je ve svislé rovině v 90°, hmota závaží 28 zatěžuje postranní ložiska 18 a 20 a tím zpomaluje pohybovou energii.In the vertical plane at 90 °, the mass of the weight 28 loads the lateral bearings 18 and 20, thereby slowing the movement energy.

Schematický nákres snímače pohybu 10 ukázaný na obr. 2 odstraňuje tento problém. Jak může být na obr. 2 vidět, je z obvodu kotouče 12 veden směrem dovnitř zářez 34 a do tohoto zářezu 34 v kotouči 12 je umístěno závaží kulového tvaru - kulovitá hmota nebo kulička 32. která je na svém místě udržována v kruhovém žlábku 30 tak, aby byla zachována možnost pohybu této kulovité hmoty 32, takže pohyb stěn 14, 16 pouzdra vyvolává pohyb kuličky 32 ve žlábku 30 a tím i otáčení kotouče 12, čímž je přerušováno světlo ze světelného zdroje 24 vedené do světelného čidla 26. V takovém případě může být vidět, že hmotnost kuličky 32 účinkuje na povrch žlábku 30, takže na ložiska 18. 29, v nichž je uložen hřídel 17, nepůsobí žádná boční zátěž. V upřednostňovaném provedení jsou otvory nebo okénka 22 rozmístěna v 15° vzdálenostech od sebe v poloměru 21,08 mm. Samozřejmě mohou být v jiných podmínkách uplatněny jiné rozměry.The schematic drawing of the motion sensor 10 shown in FIG. 2 removes this problem. As can be seen in FIG. 2, a notch 34 is guided inwardly from the periphery of the disc 12, and a notch 34 is placed in the disc 12 in the disc 12, a spherical mass or a ball 32 which is held in place in the circular groove 30. in order to maintain the possibility of movement of the spherical mass 32 so that movement of the housing walls 14, 16 causes the ball 32 to move in the trough 30 and thereby rotate the disc 12, thereby interrupting light from the light source 24 directed to the light sensor 26. It can be seen that the weight of the ball 32 acts on the surface of the groove 30, so that no lateral loads are applied to the bearings 18, 29 which receive the shaft 17. In a preferred embodiment, the apertures or windows 22 are spaced 15 ° apart from each other at a radius of 21.08 mm. Of course, other dimensions may apply in other conditions.

V kotouči 12 může být navíc vytvořen další zářez 35, aby byl otáčivý kotouč 12 vyvážen a tím byla vyrovnána ztráta materiálu odstraněného při zhotovování zářezu 34· Jinak by otáčivý· kotouč 12 nebyl vyvážen kvůli úbytku hmotnosti materiálu odstraněného ze zářezu 34Na obr. 3 je předvedeno alternativní provedení snímače pohybu, v němž kolečko 36 má určitou hmotnost a je připevněno na obvodu otáčivého kotouče 12 velmi známým způsobem pomocí hřídele nebo ramene 38. Kolečko 36 spočívá na povrchu drážky 30 mezi stěnami 14, 16 pouzdra a v důsledku toho nevyvíjí boční zatížení, protože hmotnost kolečka 30 působí směrem dolů a je přijímána drážkou 30, v níž se otáčí.In addition, a further notch 35 may be formed in the disc 12 to balance the rotary disc 12 and thereby compensate for the loss of material removed when the notch 34 is formed. Otherwise, the rotary disc 12 would not be balanced due to weight loss of the material removed from the notch 34. an alternative embodiment of a motion sensor in which the wheel 36 has a certain weight and is mounted on the periphery of the rotary disk 12 in a well-known manner by means of a shaft or arm 38. The wheel 36 rests on the surface of the groove 30 between the walls 14, 16. since the weight of the wheel 30 acts downwards and is received by the groove 30 in which it rotates.

Obr. 4 je izometrické zobrazení upřednostňovaného provedení celého snímače 10 pohybu. Snímač 10 obsahuje první a druhou do sebe zapadající polovinu 14, 16 pouzdra s kruhovým žlábkem 30 tak, jak je znázorněno na obr. 5. V jedné polovině 14 pouzdra je umístěn světelný zdroj 24, ze kterého vystupují vstupní přívody 25 tak, jak je znázorněno na obr. 4, zatímco světelné čidlo 26 je umístěno v druhé polovině 16 pouzdra, z něhož vycházejí výstupní vývody 27. Pohybový snímač 10 by byl ve své upřednostňované podobě namontován na zadním rámu samostatného dýchacího přístroje, kdy rovina kotouče 12 je položena v úhlu 60° ve vztahu k vodorovné rovině a leží na přímce představující normální pohyb osoby vpřed, což znamená, že okraj kotouče by měl směřovat dopředu ve směru pohybu vpřed.Giant. 4 is an isometric illustration of a preferred embodiment of the entire motion sensor 10. The sensor 10 comprises first and second interlocking housing halves 14, 16 with an annular groove 30 as shown in FIG. 5. A light source 24 is disposed in one housing housing 14 from which the input leads 25 as shown. 4, while the light sensor 26 is disposed in the second half 16 of the housing from which the outlet terminals 27 emerge. The motion sensor 10 would in its preferred form be mounted on the rear frame of a self-contained breathing apparatus with the plane of the disc 12 being at an angle of 60 ° in relation to the horizontal plane and lying on a line representing the normal forward movement of the person, which means that the edge of the disc should face forward in the forward direction.

Obr. 5 je průřez zařízení předvedeného na obr. 4. Obě poloviny 14 a 16 dutého pouzdra snímače 10 pohybu jsou smontovány dohromady tak, že do sebe vzájemně zapadají a vytvářejí pouzdro mající uvnitř komoru 19. V komoře 19 je umístěn volně otáčivý kotouč 12, který se otáčí na ose vytvořené hřídelí 17, na níž je otáčivý kotouč 12 upevněn. Hřídel 17 je uložena v ložiskách 18, 20 tak, aby se volně otáčela. V pouzdru je vytvořen kruhový žlábek 30, který prochází po obvodu kotouče 12. Kulička 32 je taková kulička, která je umístěna a udržována ve výřezu 34 v kotouči tak, jak je předvedeno na obr. 2, aby existovala možnost uvedení kuličky do pohybu vznikajícího v důsledku zrychlení pohybu pouzdra tvořeného polovinami 14. 16, kdy se kulička 32 koulí ve žlábku 30. čímž roztáčí kotouč 12 a způsobuje přerušování světla vedeného ze světelného zdroje 24 přes rozmístěné otvory 22 do světelného čidla 26 na druhé straně kotouče Γ2. Světelný zdroj 24 neboli zde svítivá dioda LED může pracovat v infračerveném frekvenčním rozsahu a volba vhodného typu světelného čidla 26. který může takové světlo detekovat, je v této oblasti techniky snadnou záležitostí.Giant. 5 is a cross-sectional view of the device shown in FIG. 4. The two halves 14 and 16 of the hollow housing of the motion sensor 10 are assembled together so that they fit together to form a housing having a chamber 19 therein. rotates on an axis formed by the shaft 17 on which the rotary disk 12 is fixed. The shaft 17 is mounted in bearings 18, 20 so as to rotate freely. In the housing, a circular groove 30 is formed that extends around the periphery of the disc 12. The ball 32 is such a ball that is positioned and maintained in the cutout 34 in the disc as shown in Fig. 2 to allow the ball to move. due to the acceleration of the movement of the housing formed by the halves 14, 16, where the ball 32 balls in the groove 30 thereby rotating the disc 12 and causing the light from the light source 24 to be interrupted through the apertures 22 to the light sensor 26 on the other side of the disc. The light source 24 or here the LED can operate in the infrared frequency range, and the choice of a suitable type of light sensor 26 that can detect such light is a matter of skill in the art.

Na obr. 6 je nakreslen obvod snímače 10 pohybu, který byl předveden na obr. 5. Svítivá dioda LED světelného zdroje 24 je napájena z napěťového zdroje 40 a elektrický proud prochází přes odpor R1 a diodu 24 na elektrický nulový potencionál 46.FIG. 6 shows the circuit of the motion sensor 10 shown in FIG. 5. The LED 24 of the light source 24 is powered from the voltage source 40 and the current is passed through the resistor R1 and the diode 24 to an electrical neutral potential 46.

-6CZ 290868 B6-6GB 290868 B6

Činnost svítivé diody LED vyžaduje proud 20 mA. Otáčivý kotouč 12 s otvory 22 je umístěn mezi svítivou diodou LED světelného zdroje 24 a fototranzistorem světelného čidla 26. Fototranzistor - světelné čidlo 26 - je napájen z napěťového zdroje 40 přes odpor R2 do jeho kolektoru 54. Když světlo z diody LED světelného zdroje 24 projde otvorem 22 a zasáhne přijímající část 58 fototranzistoru světelného čidla 26, dojde k propojení přes emitor 56 a vedení 57 na elektrický nulový potencionál 46, což způsobí pokles napětí v odporu R2 a ve vedení 50 je tak vyprodukován výstupní signál.The operation of the LED requires 20 mA. The rotating disc 12 with holes 22 is located between the LED 24 of the light source 24 and the phototransistor of the light sensor 26. The phototransistor - the light sensor 26 - is fed from the voltage source 40 through a resistor R2 to its collector 54. aperture 22 and strikes the receiving portion 58 of the phototransistor of light sensor 26, connecting via emitter 56 and line 57 to electrical neutral potential 46, causing a drop in voltage in resistor R2, and thus output signal is produced in line 50.

Při zkoumání vztahu zářezu 34 v kotouči 12 a koulející se kuličky 32 bude jasné, že šířka zářezu 34 ve vztahu k průměru koulející se kuličky 32 vytváří prostředek seřízení potřebné citlivosti přístroje. V upřednostňovaném provedení má kulička 32 průměr 7,93 mm a šířka zářezu je stejná jako průměr kuličky plus další rozměr v rozsahu od 5 % do 100 % průměru kuličky. V souvislosti s tím ponechává širší zářez více prostoru pro pohyb kuličky 32, aniž by se pohnul kotouč 12. Tato skutečnost může být využita pro seřízení citlivosti, která je nezbytná, protože nepohybující se jednotlivec nebo uživatel může stále produkovat nějaký pravidelný pohyb, jakým je dýchání.When examining the relationship of the notch 34 in the disc 12 and the ball 32, it will be clear that the width of the notch 34 relative to the diameter of the ball 32 creates a means of adjusting the sensitivity of the apparatus. In a preferred embodiment, the ball 32 has a diameter of 7.93 mm and the notch width is the same as the diameter of the ball plus an additional dimension ranging from 5% to 100% of the diameter of the ball. Accordingly, the wider notch leaves more room for movement of the ball 32 without moving the disc 12. This can be used to adjust the sensitivity that is necessary because a non-moving individual or user can still produce some regular movement such as breathing. .

Obr. 7A je blokové schéma kompletního optoelektronického obvodu snímače. Ten obsahuje také již popsaný snímač 10 pohybu, který generuje signál upozorňující na porušení normálního pohybu. Oscilační obvod 60 dodává řídicí signály do snímače 10 po vedení 25, aby vyvolal impulzní výstupní signál ve vedení 50 vycházející ze snímače vždy, když světlo ze světelného zdroje 24 projde otvorem 22 do světelného čidla 26. Stav střídající zařízení 51 přijímá impulzní výstupní signály ze snímače 10 po vedení 50 a signály z oscilačního obvodu 60 po vedení 78 a střídavě přepíná svůj výstup do vedení 85 mezi prvním stavem a druhým stavem pouze tehdy, když existuje pohyb tak, jak je detekován snímačem 10. Monostabilní klopný obvod (multivibrátor s označením MV) 89 slouží jako výstupní zařízení a je propojen vedením 85 se stav střídajícím zařízením 51 a generuje pohybový impulz do vedení 99 jen tehdy, když stav střídající zařízení 51 přepíná z prvního stavu do druhého stavu, impulzní intervalový časovač/hradlo přijímá pohybový impulz po vedení 99 z multivibrátoru 89 a zahajuje další impulz po ukončení pohybového impulzu (týl pohybového impulzu). Druhý impulz nabíjí kondenzátor, jenž má předem určenou dobu nabíjení (tj. jedna třetina sekundy). Výstupní signál z odporu/kondenzátoru (RC) je znásoben (ANDOVÁN) původním pohybovým impulzem (vedení 99). Jestliže je uzlový součin AND postačující, přechází pohybový impulz po vedení 99 do časovače 102. Pokud není postačující (kondenzátor je vybit), je pohybový impulz blokován hradlem součinového obvodu AND.Giant. 7A is a block diagram of a complete optoelectronic sensor circuit. It also includes the motion sensor 10 described above, which generates a signal indicating a violation of normal motion. The oscillating circuit 60 supplies control signals to the sensor 10 along line 25 to produce a pulse output signal in the line 50 exiting the sensor whenever light from light source 24 passes through aperture 22 to light sensor 26. State alternating device 51 receives pulse output signals from the sensor 10 on line 50 and signals from oscillating circuit 60 on line 78 and alternately switches its output to line 85 between the first state and the second state only when there is movement as detected by the sensor 10. Monostable flip-flop (MV labeled) 89 serves as an output device and is coupled by line 85 to the state of alternating device 51 and generates a motion pulse to line 99 only when the state of alternating device 51 switches from first to second state, the pulse interval timer / gate receives a motion pulse over line 99 of multivibrator 89 and launches dal pulse after the end of the motion pulse (the rear of the motion pulse). The second pulse charges a capacitor that has a predetermined charging time (i.e. one third of a second). The output signal from the resistor / capacitor (RC) is multiplied (ANDOVA) by the original motion pulse (line 99). If the nodal product AND is sufficient, the motion pulse on line 99 passes to timer 102. If it is not sufficient (capacitor is discharged), the motion pulse is blocked by the AND gate.

Odblokovaný impulz znovu nastavuje opakovatelně nastavitelný časovač časovacího a poplachového obvodu 102. Tím bude tento obvod 102 generovat nouzový signál jen tehdy, když v průběhu předem stanoveného časového úseku nedojde ke znovunastavení časovače 102. Na základě toho vyvolá týl pohybového impulzu ve vedení 99 nový impulz ve vedení označeném písmenem X. Impulz ve vedení X nabíjí kondenzátor C, který je vybit odporem R. Kondenzátor C musí zůstat nabitý, aby impulz ve vedení 99 prošel přes hradlo 101 součinového obvodu AND do časovacího a poplachového obvodu 102. Pokud je kondenzátor C vybitý, pak první impulz ve vedení 99 neprojde hradlem 101 obvodu AND do časovacího a poplachového obvodu 102.The unlocked pulse resets the resettable timer of the timing and alarm circuit 102. This will only generate an emergency signal if the timer 102 is not reset within a predetermined period of time. The line in X is charged by capacitor C, which is discharged by resistor R. The capacitor C must remain charged for the pulse in line 99 to pass through AND gate 101 to timing and alarm circuit 102. If capacitor C is discharged, then the first pulse in line 99 does not pass through gate 101 of AND circuit to timing and alarm circuit 102.

Obr. 7B předvádí detaily obvodu, jehož blokové schéma je nakresleno na obr. 7A. Jak může být na obr. 7B vidět, optoelektrický snímač 10 pohybu obsahuje světlo vyzařující diodu (LED) jako světelný zdroj 24 a fototranzistor jako světelné čidlo 26. Napěťový zdroj 40 je propojen se svítivou diodou (LED) přes odpor RJ. Katoda svítivé diody LED je připojena ke kolektoru tranzistoru 62 v oscilačním obvodu 60. Když infračervené světlo ze světelného zdroje 24 zasáhne fototranzistor - světelné čidlo 26 - skrz otvor nebo okénko 22 v otáčivém kotouči 12, tento fototranzistor se stává vodivým a výstupní signál se blíží nule voltů, protože napětí ze zdroje 40 úplně klesne v odporu R2, na základě čehož je ve vedení 50 dosaženo napětí v podstatě nula voltů jako výstup. Když pohybující se kotouč 12 zablokuje průchod světla do světelného čidlaGiant. 7B shows details of a circuit whose block diagram is shown in FIG. 7A. As can be seen in Fig. 7B, the optoelectric motion sensor 10 comprises a light emitting diode (LED) as a light source 24 and a phototransistor as a light sensor 26. The voltage source 40 is coupled to the light emitting diode (LED) through a resistor RJ. The cathode of the LED is connected to the collector of transistor 62 in the oscillating circuit 60. When infrared light from light source 24 strikes the phototransistor - light sensor 26 - through an opening or window 22 in the rotating disc 12, this phototransistor becomes conductive and the output signal approaches zero volts, since the voltage from the source 40 drops completely in resistor R2, whereby a voltage of substantially zero volts as an output is reached in line 50. When the moving disc 12 blocks the passage of light into the light sensor

-7CZ 290868 B6-7EN 290868 B6

26, blíží se úroveň výstupního signálu napětí zdroje 40, protože fototranzistor přestane být vodivým. Otáčení kotouče 12 však vzniká na základě pohybu snímače 10, a proto měnící se výstupní signál ve vedení 50 prokazuje pohyb. Systém funguje správně tehdy, když okénko 22 způsobuje změny ve světelném čidlu 26 přechody světla do tmy či ze tmy do světla.26, the output signal level of the voltage source 40 approaches, because the phototransistor ceases to be conductive. However, the rotation of the disc 12 is due to the movement of the sensor 10 and therefore the changing output signal in the line 50 demonstrates the movement. The system works correctly when the window 22 causes changes in the light sensor 26 to transmit light to dark or from dark to light.

Schmittův spouštěcí invertor 65, jako je typ 40106A, spolu s odpory R4, R5. diodou 74 a kondenzátorem 72 tvoří oscilátor. Toto uspořádání osciluje vlivem použití Schmittova spouštěcího invertujícího zařízení 65. Zatímco standardní invertory a hradla mají pouze jedno vstupní prahové napětí, které vyvolává výstup pro sepnutí. Schmittovy spouštěcí invertory a hradla mají dvě rozdílná vstupní prahová napětí: jedno prahové napětí, kdy se vstup mění z nízkého na vysoký, a rozdílné prahové napětí, kdy se vstup mění z vysokého na nízký.A Schmitt starter inverter 65, such as type 40106A, together with resistors R4, R5. diode 74 and capacitor 72 form an oscillator. This arrangement oscillates due to the use of a Schmitt trigger inverting device 65. While standard inverters and gates have only one input threshold voltage, which generates a switch output. Schmitt triggering inverters and gates have two different input threshold voltages: one threshold voltage when the input changes from low to high, and a different threshold voltage when the input changes from high to low.

Posuďte obr. 7C. Předpokládejme, že vstup je nízký (nula voltů) a výstup je vysoký (typickyConsider Fig. 7C. Assume that the input is low (zero volts) and the output is high (typically

3,4 voltu). Při zvyšování vstupního napětí se výstup nemění až potud, kdy vstup dosáhne3.4 volts). As the input voltage increases, the output does not change until the input reaches

1,7 voltu, jak je znázorněno na obr. 7C. V tomto momentu výstup náhle klesne do nízkého stavu (typicky 0,2 voltu) a zůstává nízký pro další zvýšení vstupního napětí. Když vstup začíná ve vysokém stavu a klesá k nule, zůstane výstup nízký do té doby, kdy vstup dosáhne přibližně 0,9 voltu. Poté výstup náhle přejde do vysokého stavu.1.7 volts as shown in Figure 7C. At this point, the output suddenly drops to a low state (typically 0.2 volts) and remains low to further increase the input voltage. When the input starts at a high state and drops to zero, the output remains low until the input reaches approximately 0.9 volts. Then the output suddenly goes high.

Rozdíl mezi vysokým prahovým napětím (1,7 voltu) a nízkým prahovým napětím (0,9 voltu) se nazývá hystereze. Hodnoty se samozřejmě mění podle různých verzí invertoru a hodnoty, které byly uvedeny jsou hodnotami Schmittova spouštěcího invertoru typu 54/7414.The difference between the high threshold voltage (1.7 volts) and the low threshold voltage (0.9 volts) is called hysteresis. Of course, the values vary according to the different versions of the inverter, and the values given are those of the 54/7414 type Schmitt starter inverter.

Není žádoucí, aby svítivá dioda byla napájena trvale stálým proudem 20 miliampér, protože přístroj je napojen na baterii a životnost této baterie by byla podstatně zkrácena. Aby se podstatně snížila spotřeba proudu přiváděného do svítivé diody, je žádoucí zapínat tuto LED v podstatě 10% celkového času a vypínat ji v podstatě 90% celkového času při kmitočtu přibližně 100 Hz. Je známo, že při opakovacím kmitočtu 100 hertzů vznikne jeden nebo více pulzů z návaznosti od LED do fototranzistoru, kdy otevřený otvor v kotouči umožní průchod světla i v případě nej aktivnějšího pohybu, a proto i nej rychlejšího předpokládaného otáčení kotouče. V této souvislosti by byla LED zapnuta 1 milisekundu a vypnuta 9 milisekund. Jestliže má impulz takto při zapnutí 20 mA, pak průměrný proud je 2, mA, což je přijatelné. Aby mohla být LED zapnuta 10 % a vypnuta 90 % celkového času, je dioda 74 sériově zapojena s odporem R5. Takto může mít oscilační obvod 60 nesymetrický výstup, protože dioda 74 umožňuje nabíjení kondenzátoru 72 přes oba odpory R4 a R5, ale vybití tohoto kondenzátoru 72 je možné jen přes odpor R4. Jestliže odpor R5 je jednou desetinou odporu R4 (R4 je desetkrát větší než R5). znamená to, že výstup je vysoký 10 % času. V tomto smyslu je při činnosti oscilátoru výstup Schmittova spouštěcího invertoru 65 připojen přes odpor R3 k bázi tranzistoru 62 a provádí jeho zapínání a vypínání při desetiprocentním periodickém poměru, tj. 10 % zapnuto a 90 % vypnuto. Toto umožňuje, aby LED byla zapnuta 10 % a vypnuta 90 % času. Odpor R3 snižuje proud na bázi tranzistoru 62, jehož funkcí je zapínat LED, jak je znázorněno na grafu průběhu impulzu (a) na obr. 10. Jak je vidět na grafu (a) na obr. 10, jsou předvedenými výstupními impulzy oscilačního obvodu 60 ty impulzy, které jsou vyprodukovány tehdy, když je oscilační obvod 60 zapnut 10 % času a 20 mA impulzy LED jsou produkovány při 10 % pracovního cyklu. Odpor R1 ve snímači 10 snižuje proud pro LED na 20 mA.It is not desirable that the LED should be supplied with a constant current of 20 milliamps since the device is connected to a battery and the battery life would be significantly shortened. In order to substantially reduce the power consumption of the LED, it is desirable to turn this LED on substantially 10% of the total time and turn it off substantially 90% of the total time at a frequency of about 100 Hz. It is known that at a repetition rate of 100 hertz, one or more pulses will be generated from the LED to the phototransistor, where the open hole in the disk will allow light to pass even in the most active motion and hence the fastest expected rotation of the disk. In this context, the LED would be on for 1 millisecond and off for 9 milliseconds. If the pulse thus has 20 mA when switched on, then the average current is 2 mA, which is acceptable. To enable the LED to be on 10% and off 90% of the total time, diode 74 is connected in series with resistor R5. Thus, the oscillating circuit 60 may have an unbalanced output because the diode 74 allows the capacitor 72 to be charged through both resistors R4 and R5, but discharge of the capacitor 72 is only possible through the resistor R4. If resistance R5 is one tenth of resistance R4 (R4 is ten times greater than R5). this means that the output is high 10% of the time. In this sense, in operation of the oscillator, the output of the Schmitt trigger inverter 65 is connected via a resistor R3 to the base of transistor 62 and performs on and off at a 10% periodic ratio, i.e. 10% on and 90% off. This allows the LED to be on 10% and off 90% of the time. Resistor R3 reduces the current based on the transistor 62, which functions to turn on the LED, as shown in the pulse waveform (a) in Figure 10. As shown in the graph (a) in Figure 10, the output pulses of the oscillating circuit 60 are shown. those pulses that are produced when the oscillating circuit 60 is switched on for 10% of the time and 20 mA LED pulses are produced at 10% duty cycle. Resistor R1 in sensor 10 reduces the LED current to 20 mA.

Graf (b) na obr. 10 znázorňuje otvory 22 nebo okénka v otáčivém kotouči 12. Při nahodilém pohybu kuličky vytvoří otvory 22 okénko 136 na grafu (b), přičemž v době jeho existence budou procházet impulzy přes okénko do světelného čidla 26. Pokud je uplatněn pomalý kotouč, může být doba existence okénka delší, jak je znázorněno na grafu průběhu 136. Je-li uplatněn rychlý kotouč, může být doba existence okénka kratší, jak je znázorněno na grafu (b) průběhu 137 na obr. 10.The graph (b) in Fig. 10 shows the apertures 22 or windows in the rotating disc 12. Upon random movement of the ball, the apertures 22 form a window 136 on the graph (b), during which time pulses will pass through the window to the light sensor 26. If a slow disc is applied, the window lifetime may be longer as shown in the waveform graph 136. If a fast disc is applied, the window lifetime may be shorter as shown in the waveform graph (b) 137 in Fig. 10.

-8CZ 290868 B6-8EN 290868 B6

V této souvislosti je výstup ze snímače 10 ve vedení 50 opakem výstupu oscilátoru ve vedení 78 v takové situaci, kdy existuje okénko, které propouští světlo z LED světelného zdroje 24 do fototranzistoru světelného čidla 26. Toto může být vidět na grafech průběhu impulzů (a) a (c) na obr. 10. Když jde výstup oscilačního obvodu 60 do plusu, vyzařuje světelný zdroj 24 světlo do 5 světelného čidla 26 a toto světelné čidlo 26 provede propojení, přičemž napětí v odporu R2 poklesne, výsledkem čehož je záporný impulz na výstupu snímače 10 ve vedení 50. Toto je znázorněno na grafu průběhu impulzu (c) jako signál b. V případě grafu průběhu impulzu (a) na obr. 10 je výstup oscilátoru 60 ve vedení 78 označen jako signál a a výstup snímače 10 ve vedení 50 je označen na grafu průběhu impulzu (c), obr. 10, jako signál b. V tomto smyslu io může být na obr. 10 vidět, že oscilační signály 134 jdou do plusu a snímačové signály 138 jdou do mínusu.In this context, the output from the sensor 10 in line 50 is the opposite of the output of the oscillator in line 78 when there is a window that transmits light from LED light source 24 to phototransistor of light sensor 26. This can be seen in the pulse waveforms (a) and (c) in FIG. 10. When the output of oscillating circuit 60 goes positive, light source 24 emits light to 5 of light sensor 26, and this light sensor 26 makes a connection whereby the voltage in resistor R2 drops, resulting in a negative pulse at the output This is shown in the pulse waveform (c) as signal b. In the case of the pulse waveform (a) in Fig. 10, the output of the oscillator 60 in line 78 is referred to as a and the sensor output in line 50 is 10, as the signal b. In this sense io, it can be seen in FIG. 10 that the oscillation signals 134 go to the plus The signals 138 go minus.

Stavy střídající obvod 51 předvedený na obr. 78 obsahuje Schmittův invertor 80. diodu 84, element NAND 82, diodu 86 a kondenzátor 88. Výstup Schmittova invertoru 80 je znázorněn 15 jako signál c předvedený na grafu průběhu impulzu (d), viz obr. 10, a produkuje impulzy, které jsou opačné na rozdíl od impulzů 138 z výstupu snímače pohybu 10 do vedení 50. Výstupem elementu NAND 82 je signál d znázorněný na grafu průběhu impulzu (e), obr. 10. Signál b na vedení 50 i signál a na vedení 78 z oscilátoru jsou přiváděny do elementu NAND 82. Tabulka stavů elementu NAND 82 je ukázána na obr. 7D. Jsou-li signály a a b 0, je tudíž 20 výstupní signál d z elementu NAND 82 1. Je-li signál a 0 a signál b je 1, je výstup elementu NAND obdobně 1. Jestliže je signál a 1 a signál b je 0”, pak výstup elementu NAND 82 bude 1. Budou-li oba signály a i b 1, pak výstup elementu NAND bude 0. Takto výstupní signál c ze Schmittova invertoru 80 nabíjí kondenzátor 88 přes diodu 84.The state alternating circuit 51 shown in Fig. 78 comprises a Schmitt inverter 80, a diode 84, a NAND element 82, a diode 86, and a capacitor 88. The output of the Schmitt inverter 80 is shown 15 as the signal c shown in the pulse waveform (d). , and produces pulses that are opposite to pulses 138 from motion sensor output 10 to line 50. The output of NAND 82 is signal d shown in the pulse waveform (e), Fig. 10. Signal b on line 50 i signal a on the line 78 of the oscillator are fed to the NAND 82 element. The status table of the NAND 82 element is shown in FIG. 7D. Thus, if the signals a and b are 0, 20 is the output signal d from the NAND 82 element. If the signal a is 0 and the signal b is 1, the output of the NAND element is similarly 1. If the signal a is 1 and the b signal is 0 ” the output of the NAND 82 element will be 1. If both signals aib 1 are present, the output of the NAND element will be 0. Thus, the output signal c from the Schmitt inverter 80 charges the capacitor 88 through the diode 84.

Na grafu průběhu impulzu (d), obr. 10, jsou znázorněny impulzy 140. Napětí kondenzátoru 88 je předvedeno na grafu průběhu (f), jenž je rovněž součástí obr. 10. Toto nabíjecí napětí je označeno na grafu průběhu (f) odkazovou značkou 144.The pulse waveform (d), FIG. 10, shows the pulses 140. The voltage of the capacitor 88 is shown in the waveform (f), which is also part of FIG. 10. This charging voltage is indicated in the waveform (f) by reference numeral. 144

Když se však okénko nebo otvor 22 v kotouči 12 uzavře, přeruší se vstupní signál b na vedení 30 50 do Schmittova invertoru 80 a tím se také přeruší výstupní signál c z tohoto Schmittova invertoru 80. Protože neexistuje signál b, ale existuje signál a, produkuje element NAND 82 výstup v souladu s pravdivostní tabulkou stavů na obr. 7D, což umožňuje vybití kondenzátoru 88 přes diodu 86.However, when the window or aperture 22 in the disc 12 is closed, the input signal b on line 30 50 to the Schmitt inverter 80 is interrupted and the output signal cz of the Schmitt inverter 80 is also interrupted. The NAND 82 output is in accordance with the truth table of FIG. 7D, allowing the capacitor 88 to discharge through the diode 86.

Toto nabíjecí a vybíjecí napětí 144 kondenzátoru 88 je přiváděno vedením 85 do Schmittova invertoru 90 v monostabilním klopném obvodu 89. Schmittův invertor 90, kondenzátor 92. odpor R6, dioda 96 a Schmittův invertor 98 tvoří jako celek monostabilní klopný obvod 89. Tento monostabilní klopný obvod 89 produkuje impulz vždy, když je kondenzátor 88 nabit ve stavy střídajícím zařízení 51. Impulz objevující se na výstupu ze Schmittova invertoru 98 je tím 40 impulzem, který oznamuje, že se pohyb koná. Viz graf průběhu impulzu (g), impulz 146 na obr. 10. Činnost monostabilního klopného obvodu se objevuje tehdy, když výstup Schmittova invertoru 90 jde nízko, což způsobuje, že Schmittův invertor 98 udržuje výstup, který je vysoký do té doby, než se kondenzátor 92 nabije přes odpor R6. Poté se Schmittův invertor 98 vrací do normálního nízkého výstupu. Když jde výstup ze Schmittova invertoru vysoko, 45 vybije se kondenzátor 92 přes diodu 96 a proces se pak může opakovat.This charging and discharging voltage 144 of the capacitor 88 is applied via line 85 to the Schmitt inverter 90 in the monostable flip-flop 89. The Schmitt inverter 90, capacitor 92, resistor R6, diode 96, and Schmitt inverter 98 form a monostable flip-flop 89. 89 produces a pulse each time the capacitor 88 is charged in the states of the alternating device 51. The pulse appearing at the output of the Schmitt inverter 98 is the 40 pulse indicating that the movement is taking place. See Pulse Waveform (g), Pulse 146 in Figure 10. The operation of the monostable flip-flop occurs when the output of the Schmitt inverter 90 goes low, causing the Schmitt inverter 98 to maintain the output until high. capacitor 92 charges via resistor R6. The Schmitt inverter 98 then returns to the normal low output. When the output of the Schmitt inverter goes high, 45 the capacitor 92 discharges through the diode 96 and the process can then be repeated.

Vezměte na vědomí, že místo kondenzátoru 88 ve stav měnícím obvodu 51 by mohl být použit konvenční bistabilní klopný obvod, aby mohly být měněné stavy udržovány. Jinými slovy to znamená, že výstup z invertoru 80 by mohl nastavit klopný obvod do jednoho stavu a výstup 50 z elementu NAND 82 by znovu nastavil klopný obvod do opačného stavu.Note that a conventional bistable flip-flop circuit could be used instead of the capacitor 88 in the state of the change circuit 51 to maintain the changed states. In other words, the output from the inverter 80 could set the flip-flop to one state and the output 50 from the NAND 82 element would reset the flip-flop to the opposite state.

Popsané uspořádání monostabilního klopného obvodu 89 bylo specificky vybráno tak, aby uplatnilo výhodu AC vazby zajištěné kondenzátorem 92. AC vazba umožňuje to, že výstup Schmittova invertoru 98 je nízko tehdy, když se kotouč 12 zastaví na otevřeném okénku 22The described monostable flip-flop 89 configuration has been specifically selected to take advantage of the AC coupling provided by the capacitor 92. The AC coupling allows the output of the Schmitt inverter 98 to be low when the disc 12 stops at the open window 22

-9CZ 290868 B6 (kondenzátor 88 má vysoké napětí) nebo na zavřeném okénku 22 (kondenzátor 88 má nízké napětí). Pohybové impulzy se pak objevují pouze tehdy, když je kondenzátor nabíjen rychle podle přechodů okének ze světla do tmy.-9GB 290868 B6 (capacitor 88 has a high voltage) or closed window 22 (capacitor 88 has a low voltage). Motion pulses then appear only when the capacitor is charged quickly according to the window transitions from light to dark.

Pohybový impulz znázorněný na grafu průběhu impulzu (g), obr. 10, ve vedení 99, obr. 7B, u výstupu monostabilního klopného obvodu 89 zahajuje nový nebo druhý podobný impulz v intervalovém časovacím obvodu 100, kdy tento nový impulz je generován týlem pohybového impulzu z monostabilního klopného obvodu 89. Tento nový nebo druhý impulz zahajuje krátký časovači signál prostřednictvím RC stálého časového obvodu v intervalovém časovacím obvodu 100 tvořeném kondenzátorem C a odporem R, který následně aktivuje součinový element AND 101. Další pohybový impulz, který se objeví při aktivování elementu AND 101, bude hradlován hradlem elementu AND 101, pokud nevyprší časová konstanta RC a rovněž tak bude zahajovat časovači signál pomocí prostředků stálého časového obvodu RC. Všechny pohybové impulzy jsou obdobným způsobem hradlovány v elementu AND 101. aby každý za sebou jdoucí impulz pravidelně těsně navazoval, takže RC časový stálý signál není přerušován a deaktivuje element AND 101. V tomto smyslu, je-li kotouč nehybný a vibrace či náraz posune otvor do světelného paprsku (přemisťování ze světla do tmy), bude obvod necitlivý a bude odmítat výsledný pohybový impulz, jestliže se v průběhu předem stanoveného časového úseku neobjeví další. Velmi pomalé pohyby, kdy okénka přerušují světelný paprsek v časovém poměru kratším než předem stanovený časový úsek, jsou všechny odmítány tak dlouho, až se otáčení kotouče zrychlí v důsledku většího pohybu. Pouze pohybové impulzy, které se objevují rychleji než nastavení časového poměru RC stálého časového signálu, nejsou blokovány, a proto nastavení desetisekundového poplachového časovacího obvodu 102 takto zabrání vyvolání poplachu. Časovači blokační obvod 102 je v této oblasti dobře znám a nebude dále detailně popisován stejně jako prostředky pro vyvolání poplachu a slyšitelná zvuková zařízení.The motion pulse shown in the pulse waveform (g), FIG. 10, line 99, FIG. 7B, at the output of the monostable flip-flop 89, initiates a new or second similar pulse in the interval timing circuit 100 when this new pulse is generated from a monostable flip-flop 89. This new or second pulse initiates a short timing signal through the RC constant timing circuit in the interval timing circuit 100 formed by the capacitor C and the resistor R, which in turn activates the AND 101 element. AND 101, will be gated by the gate of the AND 101 element unless the RC time constant expires, and will also initiate the timing signal by means of the RC constant time circuit. Similarly, all motion pulses are gated in the AND 101 element so that each successive pulse is closely connected so that the RC time constant signal is not interrupted and deactivates the AND 101 element. In this sense, if the disc is stationary and the vibration or impact shifts the hole into the light beam (moving from light to dark), the circuit will be insensitive and will reject the resulting motion pulse if no more appears within a predetermined period of time. Very slow movements, where the windows interrupt the light beam in a time ratio shorter than a predetermined period of time, are all rejected until the rotation of the disc is accelerated due to greater movement. Only motion pulses that occur faster than setting the time ratio RC of the fixed time signal are not blocked, and therefore setting the 10 second alarm timing circuit 102 thus prevents the alarm from being triggered. The timer interlock circuit 102 is well known in the art and will not be described in further detail as well as alarm means and audible audio devices.

Může být vhodné spojit činnost nového optoelektronického obvodu pro detekování pohybu přímo se samostatným dýchacím přístrojem. V takovém případě je třeba, aby byl tento pohyb detekující obvod uveden do činnosti ve chvíli, kdy uživatel začíná dýchat. Největší problém se však objevuje tehdy, když uživatel, jakým je například hasič, usedne, odpočívá a sundá si masku. V průběhu této doby však uvede snímač pohybu do činnosti nouzový poplachový systém po uplynutí předem stanoveného časového úseku (tj. po 20 s ) a uživatel bude muset nějak vypnout nebo vyřadit z činnosti celou jednotku. Pokud je tato jednotka zapínána a vypínána podle tlaku v masce, pak bude systém v činnosti pouze tehdy, když je maska nasazena, a nebude aktivizován v době, kdy bude maska sundána, jak to bývá při přestávkách. Obr. 11 předvádí blokové schéma systému běžně používaného dýchacího přístroje, který má kyslíkovou láhev nebo zdroj 150 propojen přes láhvový ventil 157 s maskou 156 velmi dobře známého typu. Maska má přední díl nebo zomíkovou část 152. přes kterou může uživatel vizuálně pozorovat své okolí, a dále má páskové nebo temenní pokrytí 158 sloužící k udržení masky v příslušné poloze na obličeji. Za vzduchovým zdrojem 150 může být ve vhodné poloze umístěn tlakový redukční ventil 160. který snižuje tlak ve vysokotlaké hadici na takovou hodnotu, která je potřebná pro zásobování dýchací masky. Dýchací ventil detekuje potřebu zásobování masky vzduchem. K tlakovému redukčnímu ventilu 164 je přes rozdělovači spojení 159 hadicového vedení připojeno hadicové vedení 154 do masky. Tlaková spínací soustava 104, která uvádí do činnosti nouzový poplachový systém reagující na pohyb, je umístěna mezi tlakovým redukčním ventilem 160 a rozdělovacím spojením 159 hadicového vedení tak, aby byla tlakována, ale přitom nepřekážela průchodu vzduchu určeného pro dýchání. Obr. 9 znázorňuje činnost tlakové spínací soustavy 104. Válec 164 a soustava 166 pístu a O-kroužku je umístěna ve vzduchovém průchodu tak, aby nepřekážela proudění vzduchu a přitom ovládala standardní mikrospínač 106. Vratná pružina 168 slouží k vrácení soustavy 166 pístu a O-kroužku do vypínací polohy tehdy, když se tlak vzduchu sníží na předem stanovenou hodnotu cca 207 kPa nebo když je láhvový ventil 157 uzavřen.It may be appropriate to connect the operation of a new optoelectronic motion detection circuit directly to a self-contained breathing apparatus. In this case, the motion detection circuit needs to be activated when the user begins to breathe. The biggest problem, however, arises when a user, such as a fireman, sits down, rests and takes off his mask. During this time, however, the motion sensor will activate the emergency alarm system after a predetermined period of time (i.e., after 20 seconds) and the user will have to shut down or disable the entire unit somehow. If this unit is switched on and off according to the mask pressure, then the system will only operate when the mask is worn and will not be activated when the mask is removed, as is the case during breaks. Giant. 11 shows a block diagram of a conventional breathing apparatus system having an oxygen cylinder or source 150 connected via a cylinder valve 157 to a mask 156 of a well known type. The mask has a front panel or visor portion 152 through which the user can visually observe their surroundings, and further has a tape or crown coverage 158 to maintain the mask in position on the face. Downstream of the air source 150, a pressure reducing valve 160 may be placed in a suitable position to reduce the pressure in the high pressure hose to the level necessary to supply the breathing mask. The breathing valve detects the need for air supply to the mask. A hose line 154 is connected to the mask via a manifold connection 159 to the pressure reducing valve 164. The pressure switch assembly 104, which actuates the motion-responsive emergency alarm system, is located between the pressure reducer 160 and the hose manifold 159 so that it is pressurized but does not obstruct the passage of air for breathing. Giant. 9 illustrates the operation of the pressure switch assembly 104. The cylinder 164 and the piston and O-ring assembly 166 are positioned in the air passage so as not to obstruct the air flow while operating the standard microswitch 106. The return spring 168 serves to return the piston and O-ring assembly 166 to the. the shut-off position when the air pressure is reduced to a predetermined value of about 207 kPa or when the cylinder valve 157 is closed.

Obr. 8 znázorňuje schéma tlakového spínače připojeného k systému reagujícímu na pohyb. Jak může být vidět na obr. 8, 9 a 11, je systém reagující na pohyb zapnut tehdy, když je ventil 157Giant. 8 shows a diagram of a pressure switch connected to a motion responsive system. As can be seen in FIGS. 8, 9 and 11, the motion responsive system is on when the valve 157 is engaged

- 10CZ 290868 B6 láhve 150 otevřen, a vypnut, je-li tomu naopak. V systému reagujícím na pohyb je uplatněn velmi dobře známý asynchronní klopný obvod, který udržuje dodávání elektrického proudu do systému (připojení k baterii) po vypnutí tlakového spínače 104 (uzavření láhve) až do stisknutí tlačítka spínače manuálního nastavení.- 10GB 290868 B6 The bottle 150 is opened and turned off if it is the other way round. In the motion responsive system, a well known asynchronous flip-flop circuit is applied that maintains power supply to the system (battery connection) after the pressure switch 104 (bottle closure) is turned off until the manual adjustment switch button is pressed.

Na základě uvedeného je vyvinut nový snímač pohybu, který obsahuje pouzdro mající uvnitř dutou komoru, v duté komoře je umístěn otáčivý kotouč volně se otáčející na ose, v otáčivém kotouči je určitý počet kruhovitě uspořádaných otvorů, na volně otáčivý kotouč umístěný v pouzdru je přidáno závaží tak, aby zrychlení pouzdra působící na toto závaží roztočilo kotouč na jeho ose otáčení. Závažím může být ložisková kulička nebo jiná kulovitá hmota, která je vložena do zářezu v kotouči a je udržována v kruhovém žlábku v pouzdru, a v této souvislosti je umožněn pohyb uvedené hmoty tehdy, když zrychlení pouzdra vyvolá koulení kulovité hmoty ve žlábku, výsledkem čehož je otáčení kotouče a tím přerušování světla vysílaného ze světelného zdroje do světelného čidla přes uvedené otvory v kotouči.Accordingly, a new motion sensor is provided which includes a housing having a hollow chamber therein, a rotating disc freely rotating on an axis in the hollow chamber, a plurality of circularly arranged holes in the rotating disc, and a weight is added to the free rotating disc located in the housing so that the acceleration of the sleeve acting on the weight rotates the disc on its axis of rotation. The weight may be a bearing ball or other spherical mass which is inserted into a notch in the disc and is held in a circular groove in the sleeve, and in this context the movement of said mass is allowed when acceleration of the sleeve causes the spherical mass to roll in the groove. rotating the disc and thereby interrupting the light emitted from the light source to the light sensor through said apertures in the disc.

Světelný zdroj je umístěn na jedné straně kotouče v návaznosti na kruhovou dráhu tvořenou otvory v kotouči a na druhé straně je umístěno světelné čidlo tak, aby světlo ze světelného zdroje procházející otvorem bylo přerušováno otáčením kotouče tehdy, když dojde ke zrychlení pohybu pouzdra přinejmenším v jedné ze dvou kolmých rovin, na základě čehož světelné čidlo generuje výstupní elektrický signál.The light source is located on one side of the disc following a circular path formed by the apertures in the disc and on the other side a light sensor is positioned such that light from the light source passing through the aperture is interrupted by rotating the disc when the housing is accelerated. two perpendicular planes, based on which the light sensor generates an output electrical signal.

Pouzdro tvoří dvě do sebe zapadající opačné poloviny, tedy první polovina a druhá polovina, a v tomto pouzdře je kruhový žlábek, který je veden podle obvodu kotouče umístěného v dutině pouzdra. Zářez pro umístění kulovité hmoty směřuje dovnitř od obvodového okraje kotouče tak, že kulovitá hmota se nachází v zářezu kotouče a je udržována v kruhovém žlábku tak, aby byl umožněn pohyb této hmoty, když zrychlení pohybu pouzdra vyvolá koulení kulovité hmoty ve žlábku, čímž dochází k roztáčení kotouče a tím i přerušování světla procházejícího přes rozmístěné otvory do světelného čidla. Šířka zářezu může být volena různě a tím je určována citlivost snímače. Čím je zářez širší, tím je citlivost snímače menší, pokud jde o otáčení kuličky.The housing comprises two interlocking opposite halves, i.e., the first half and the second half, and in the housing there is a circular groove that is guided by the circumference of the disc located in the cavity of the housing. The spherical notch extends inwardly from the peripheral edge of the disc so that the spherical mass is located in the notch of the disc and is held in a circular groove so as to allow movement of the mass when acceleration of housing movement causes spherical mass to roll. turning the disc and thus interrupting the light passing through the spaced openings into the light sensor. The notch width can be selected differently to determine the sensitivity of the sensor. The wider the notch, the lower the sensitivity of the sensor in terms of ball rotation.

V alternativním provedení vyčnívá z obvodového okraje kotouče radiálně vnějším směrem rameno nebo hřídel, který má na svém vnějším konci umístěno závaží, jež se pohybuje v kruhovém žlábku, takže toto závaží účinkuje jako kyvadlo, přičemž zrychlení pohybu pouzdra snímače roztáčí závaží a tím i kotouč na jeho ose otáčení, výsledkem čehož je přerušování světla procházejícího přes rozmístěné otvory do světelného čidla. Závažím může být kolečko umístěné na vnějším konci hřídele, které se otáčí a jede po povrchu kruhovitého žlábku.Alternatively, a shoulder or shaft extending radially outwardly from the peripheral edge of the disc has a weight disposed at its outer end that moves in a circular groove such that the weight acts as a pendulum, wherein acceleration of movement of the sensor housing spins the weight and thereby the disc its axis of rotation, resulting in the interruption of light passing through the spaced openings into the light sensor. The weight may be a wheel located at the outer end of the shaft that rotates and runs on the surface of the circular groove.

Světelným zdrojem může být svítivá dioda, která pracuje v infračerveném frekvenčním rozsahu a světelným čidlem je fototranzistor.The light source may be a light emitting diode that operates in the infrared frequency range and the light sensor is a phototransistor.

Nový snímač pohybu je použit v nouzovém poplachovém systému reagujícím na pohyb, v němž je výstup z tohoto snímače pohybu připojen k zařízení pro střídání stavů výstupního signálu, aby existovalo střídavé přepínání výstupu mezi prvním stavem a druhým stavem pouze tehdy, když dochází k pohybu. K tomuto zařízení pro střídání stavů je připojeno monostabilní zařízení, které generuje pohybový impulz vždy, když zařízení pro střídání stavů přepne mezi prvním stavem a druhým stavem. Pohybové impulzy jsou hradlovány prostředky impulzového intervalového časovače tehdy, když se objevují v dostatečně rychlém časovém sledu po prvním impulzu, který je vždy blokován, protože tento sled nemůže být utvořen pouze jedním impulzem. K prostředkům pro nastavení časování je připojen impulzový intervalový časovač a hradlový obvod a tento časovači systém vyvolává nouzový poplachový signál v případě, když nepřijme v předem stanoveném časovém úseku znovu nastavené impulzy. Mezi monostabilní klopný obvod (multivibrátor) a obvod pro vyvolávání nouzového poplachu může být umístěn impulzový intervalový časovač, aby byla snížena citlivost snímače pohybu, pokud jde o vibrace.The new motion sensor is used in a motion-responsive emergency alarm system in which the output of the motion sensor is connected to an output signal switching device so that there is an alternating output switching between the first state and the second state only when movement occurs. A monostable device is connected to this state-switching device, which generates a motion pulse each time the state-switching device switches between the first state and the second state. Motion pulses are gated by means of a pulse interval timer when they occur in a sufficiently rapid time sequence after the first pulse, which is always blocked, since this sequence cannot be formed by only one pulse. A pulse interval timer and a gate circuit are connected to the timing adjusting means and this timing system generates an emergency alarm signal if it does not receive re-set pulses within a predetermined period of time. A pulse interval timer may be placed between the monostable flip-flop (multivibrator) and the emergency alarm triggering circuit to reduce the sensitivity of the motion sensor with respect to vibration.

-11 CZ 290868 B6-11 CZ 290868 B6

Tento nouzový poplachový systém může být použit společně se samostatným dýchacím přístrojem, jenž obsahuje zařízení vmontované do tohoto samostatného dýchacího přístroje pro řízené uvádění systému do činnosti a umožňování přívodu kyslíku z připojeného kyslíkového zdroje do masky uživatele. Spínač, který reaguje na činnost zařízení uvádějícího systém do provozu dodává elektrický proud do poplachového systému reagujícího na pohyb pouze tehdy, když je samostatný dýchací přístroj v činnosti.The emergency alarm system may be used in conjunction with a self-contained breathing apparatus which includes a device mounted in the self-contained breathing apparatus to control the system in a controlled manner and allow oxygen to be supplied from the connected oxygen source to the user's mask. A switch that responds to the operation of the system commissioning device delivers electrical current to the motion-responsive alarm system only when the self-contained breathing apparatus is in operation.

Snímač pohybuje navíc řízen novým oscilačním obvodem, který má 10% cyklus pracovního zatížení. Jinými slovy to znamená, že přístroj je zapnut 10% celkového času a 90% tohoto celkového pracovního času je vypnut, takže je snížena spotřeba proudu. Oscilátor využívá Schmittův spouštěcí invertor mající vstup a výstup pro generování oscilačního výstupního signálu. Mezi vstupem invertoru a nulovým elektrickým potencionálem je zapojen kondenzátor. Měrný odpor prvního odporu je desetinásobkem měrného odporu druhého odporu. Dioda, která je sériově zapojena pouze s druhým odporem, umožňuje nabíjení kondenzátoru přes oba odpory na první úroveň a výsledkem toho je, že invertor generuje výstup na první úrovni, přičemž nabíjení pokračuje až na druhou úroveň, kdy invertor generuje výstup na druhé úrovni. Dioda umožňuje vybíjení kondenzátoru pouze přes první odpor, který má větší měrný odpor, výsledkem čehož je, že oscilátor má takový pracovní cyklus, který se rovná poměru měrného odporu prvního a druhého odporu, nebo-li 10%, takže oscilátor je zapnut a produkuje výstupní signál 10 % času a je vypnut 90 % času. Svítivá dioda LED může být řízena tranzistorem, jehož první výstup je připojen k výstupu invertoru, druhý výstup je připojen na elektrický nulový potencionál a třetí výstup je připojen ke svítivé diodě pro generování oscilačního výstupního signálu.In addition, the sensor moves by a new oscillating circuit that has a 10% duty cycle. In other words, this means that the machine is on 10% of the total time and 90% of the total working time is off, so the power consumption is reduced. The oscillator uses a Schmitt trigger inverter having an input and an output to generate an oscillating output signal. A capacitor is connected between the inverter input and the zero electrical potential. The resistivity of the first resistor is ten times the resistivity of the second resistor. The diode, which is connected in series with only the second resistor, allows the capacitor to charge through both resistors to the first level, and as a result, the inverter generates the output at the first level, while charging continues to the second level when the inverter generates the output at the second level. The diode only allows the capacitor to discharge through a first resistor that has a larger resistor, with the result that the oscillator has a duty cycle equal to the resistivity ratio of the first and second resistors, or 10%, so that the oscillator is on and produces an output 10% time signal and 90% time off. The LED may be controlled by a transistor whose first output is connected to the inverter output, the second output is connected to the electrical neutral potential, and the third output is connected to the LED to generate an oscillating output signal.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

I když byl tento vynález předveden a popsán s ohledem na specifická provedení, bylo tak učiněno spíše z důvodu vysvětlení než tvůrčího omezení a zkušeným odborníkům v této oblasti techniky budou zřejmé další varianty a modifikace specifického provedení ve stanoveném duchu a rozsahu vynálezu. Stejně tak patent nemá být omezen v rozsahu a účelnosti zde popsaných specifických provedení a popisů ani žádným jiným způsobem, který se neslučuje s dosaženým postupem, který byl dosažen tímto vynálezem ve smyslu pokroku v této oblasti techniky.While the present invention has been shown and described with respect to specific embodiments, it has been made for purposes of explanation rather than creative limitation, and other variations and modifications of the specific embodiments within the spirit and scope of the invention will be apparent to those skilled in the art. Likewise, the patent is not to be limited in the scope and expediency of the specific embodiments and descriptions described herein, nor in any other manner incompatible with the process achieved by the present invention in the light of advances in this art.

Claims

PATENT CLAIMS

A motion sensor to be worn by a user, characterized in that the hollow sensor housing inside comprises a chamber (19) in which a rotatable disc (12), provided with openings (22) spaced apart from one another, is rotatably mounted about its axis. a spacing circle is connected to the rotating disc (12) by a weight placed in the encoder housing for actuating the rotating disc (12) to rotate as the encoder housing moves, a light source (24) coinciding with the apertures is located on one side of the rotating disc (12) (22) on the pitch circle on the rotary disc (12) and on the other side of the rotary disc (12) is located in the path of light coming from the light source (24) and passing through one of the apertures (22) and interrupted by rotating the rotary disc (12) a light sensor (26) generating an output electrical signal.

Motion sensor according to claim 1, characterized in that an annular groove (30) for guiding weights is formed within the encoder housing along the circumference of the rotating disc (12).

- 12GB 290868 B6

Motion sensor according to claim 2, characterized in that a notch (34) is formed in the rotary disc (12) extending from the periphery of the rotary disc (12) inwards and into the notch (34) in the rotary disc (12). a ball (12) is loaded with a spherical weight retained in the annular groove (30) to allow the spherical shape to be rolling.

Motion sensor according to Claim 3, characterized in that the spherical weight is formed by a bearing ball (32).

Motion sensor according to claim 3, characterized in that the width of the slot (34) is wider than the diameter of the spherical weight to limit the motion and vibration sensitivity of the sensor.

Motion sensor according to claim 2, characterized in that a shoulder (38) projecting radially outwardly is mounted on the periphery of the rotary disk (12) and a weight movably guided in a pendulum motion in the annular groove (38) is mounted at the outer end of the arm (38). 30).

Motion sensor according to claim 6, characterized in that the weight is formed by a wheel (36) mounted on the outer end of the arm (38) and rolling on the surface of the annular groove (30).

Motion sensor according to claim 1, characterized in that the light source (24) is formed by an LED and the light sensor (26) is formed by a phototransistor.

Motion sensor according to claim 8, characterized in that the light-emitting diode operates in the infrared frequency range.

Motion sensor according to claim 8, characterized in that the light emitting diode of the light emitting source (24) is connected to the output of an oscillator (60) for generating light pulses emitted by the light emitting diode, and the oscillator (60) is connected to control circuits an on / off cycle of the oscillator (60) to generate output pulses only for a predetermined portion of the time period.

Motion sensor according to claim 10, characterized in that the control circuits controlling the on / off cycle of the oscillator (60) comprise an inverter (65) whose output is connected via a third resistor (R3) based on a transistor (62), the collector is connected to a light emitting diode of a light-emitting source (24) and whose emitter is coupled to ground; a capacitor (72) connected between the inverter input (65) and ground; a first parallel resistor (R4) and a second parallel resistor (R5) connecting the output of the inverter (65) to its input, wherein the value of the first resistor (R4) is a multiple of the value of the second resistor (R5); and a diode (74) connected in series with only a second resistor (R5) to charge the capacitor (72) through the first resistor (R4) and the second resistor (R5) and discharge the capacitor (72) through the first resistor (R4) to control the duty cycle of an oscillator in the ratio R4 / R5.

Motion sensor according to claim 11, characterized in that the ratio of R4 to R5 is 10.

Motion sensor according to claim 1, characterized in that the weight is connected eccentrically to the rotating disc (12).

- 13 GB 290868 B6

14. The motion sensor of claim 1, wherein the plane of the rotatable disc, when worn, is oriented at an angle of 60 DEG to the horizontal plane and lies on a line representing the normal forward movement of the user.

Motion sensor according to claim 2, characterized in that the housing comprises two interlocking parts (14, 15) forming a chamber (19) and an annular groove (30).